Abstract Evaluating the effects of nanomaterials in cementitious systems is paramount to projecting high-performance construction materials. However, the synthesis of some nanomaterials on a large scale and their toxicity may limit their application. In this context, nanofibrillated cellulose (NFC), a biodegradable and natural material stand out. Thus, this paper aims to study the influence of NFC on the fresh, hardened properties (compressive and flexural strengths) and mineralogy of cementitious systems. The results indicated that incorporating up 0.075 wt.% to CNF reduced the spread of cement pastes by up to 14.0%. A CNF content of 0.025 wt.% increased the 28-d compressive and flexural strengths by 22.0% and 25.0%, respectively, compared to the control sample. The X-ray diffraction (XRD) results indicate that higher NFC contents (>0.025 wt.%) resulted in lower intensity portlandite peaks after 7 days, which may show a lower hydration degree, especially concerning the plain cement paste. These results suggest that the NFC can affect the hydration of cementitious matrices at early ages; however, it did not significantly affect the hydration degree after 28 days of hydration.

Resumo Avaliar os efeitos dos nanomateriais em sistemas cimentícios é fundamental para projetar materiais de construção de alto desempenho. No entanto, alguns nanomateriais tem a sua aplicação limitada à toxicidade e síntese em larga escala. Nesse contexto, destaca-se a celulose nanofibrilada (NFC), um material biodegradável e natural. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar a influência do NFC nas propriedades no estado fresco, endurecido (resistências à compressão e à flexão) e mineralogia de sistemas cimentícios. Os resultados indicaram que a incorporação de até 0,075% em massa da CNF reduziu o espalhamento das pastas de cimento em até 14,0%. Um teor de CNF de 0,025% em massa aumentou as resistências à compressão e a flexão de 28 dias em 22,0% e 25,0%, respectivamente, em comparação com as amostras de controle. Os resultados da difração de raios-X (DRX) indicaram que maiores teores de CNF (>2,5%) resultaram em picos de portlandita de menor intensidade após 7 dias, o que pode indicar um menor grau de hidratação, principalmente em relação à pasta de cimento de referência. Esses resultados sugerem que a NFC pode afetar a hidratação de matrizes cimentícias em idades precoces; entretanto, não afetou significativamente o grau de hidratação após 28 dias de hidratação.

ABSTRACT The incorporation of additions of cellulose-based nanomaterials to cementitious materials is interesting because it uses a renewable raw material that is widely available globally. This research sought to evaluate the effect of adding nanofibrillated cellulose pulp (NFC) in coating mortars. A reference mix (1:2:8, by volume) was produced, and three other mixes, with the addition of NFC pulp at the levels of 1.5%, 2.5%, and 3.5%, about the mass of cement. The mortars were evaluated in the fresh state (consistency, bulk density, air content and rheological behavior by the squeeze-flow method) and, hardened (water absorption by capillarity, immersion, and compressive strength), The results showed that, in the fresh state, the greatest differences in the reference mortar were presented by NFC_3.5% mortar. In addition, as the NFC pulp content increased, there was a reduction in the spreading capacity of the mortars, and an increase in the index of water absorption by capillarity and immersion and it was also evidenced that the compressive strength gain occurred later. Samples with NFC pulp were statistically equal to the reference ones about compressive strength in most cases.

RESUMO A incorporação de adições de nanomateriais à base de celulose aos materiais cimentícios é interessante pois utiliza uma matéria-prima renovável e de grande disponibilidade global. Esta pesquisa buscou avaliar o efeito da adição de polpa de celulose nanofibrilada (CNF) em argamassas de revestimento. Foi produzido um traço referência (1:2:8, em volume), e outros três traços, com adição de polpa de CNF nos teores de 1,5%, 2,5% e 3,5%, em relação a massa de cimento. As argamassas foram avaliadas nos estados fresco (consistência, densidade de massa, ar incorporado e comportamento reológico pelo método squeeze-flow) e, endurecido (absorção de água por capilaridade, por imersão e resistência à compressão). Os resultados mostraram que, no estado fresco, as maiores diferenças em relação à argamassa referência foram apresentadas pela argamassa CNF_3,5%. Além do que, à medida que o teor de polpa de CNF aumentava, havia uma redução na capacidade de espalhamento das argamassas, um aumento do índice de absorção de água por capilaridade e imersão e evidenciou-se ainda que o ganho da resistência ocorria mais tardiamente. As amostras com polpa de CNF se mostraram estatisticamente iguais às de referência no que diz respeito à resistência à compressão na maior parte dos casos.

RESUMO A utilização de fibras celulósicas em matrizes cimentícias pode apresentar um efeito inibitório causando incompatibilidade química e inviabilizando o processo de produção de materiais de construção civil reforçados com fibras de celulose. Já as microceluloses geralmente aceleram a produção de gel de hidrato de silicato de cálcio (CSH) acelerando o grau de hidratação do cimento. Assim, o presente trabalho tem por objetivo o entendimento das interações combinadas entre microcelulose cristalina e fibra de celulose (MCC e FC) no processo de hidratação das pastas cimentícias. Os resultados obtidos no ensaio de inibição das pastas apontaram uma boa compatibilidade das fibras celulósicas e do sistema FC/MCC com as pastas cimentícias. Já para pastas cimentícias com substituição de cinza volante, o sistema FC/0,6%MCC apresentou moderada inibição apresentando diferença estatística significativa em relação aos demais tratamentos. Através do ensaio de difração de raios—X foi possível concluir que tanto as fibras celulósicas quanto o sistema FC/MCC não influenciaram na mineralogia dos compósitos, onde os padrões de difração mostraram os produtos de hidratação típicos dos aglomerantes minerais. Na análise de DRX foi possível identificar a redução dos picos de magnitude da Portlandita, com a incorporação de celulose MCC nas pastas cimentícias, o que indica menor disponibilidade de produtos C-S-H, podendo correlacionar com o retardo na hidratação das pastas cimentícias contendo celuloses FC/MCC.

ABSTRACT The use of cellulose fibers in cement matrix can present an inhibitory effect causing chemical incompatibility. The production process of civil construction materials reinforced with cellulose fibers can be rendered unfeasible. On the other hand, microcelluloses usually accelerate the production of calcium silicate hydrate gel (CSH) accelerating the cement hydration degree. The present work aims at understanding the combined interactions between crystalline microcellulose and cellulose fiber (MCC and FC) in the hydration process of cement pastes. The results obtained in the paste inhibition test pointed out a good compatibility of cellulose fibers and the FC/MCC system with cement pastes. For cement pastes with fly ash substitution, the FC/0,6%MCC system showed moderate inhibition with a statistically significant difference from the other treatments. Through the X-ray diffraction test it was possible to conclude that both cellulosic fibers and the FC/MCC system did not influence the mineralogy of the composites, where the diffraction patterns showed the typical hydration products of mineral binders. In the XRD analysis it was possible to identify the reduction of the Portlandite magnitude peaks, with the incorporation of cellulose MCC in the cement pastes.

RESUMO O “arranjo seco” de um composto cimentício pode ser definido como a relação mássica ou volumétrica entre os materiais secos que o constitui. Por meio da fixação da espécie de material componente deste arranjo e do processo de produção do composto cimentício, é possível analisar de forma mais clara o processo de dosagem de um composto cimentício qualquer. Para analisar o comportamento destes compostos pelas mudanças nas quantidades volumétricas dos seus componentes, tem-se os modelos básicos de empacotamento de partículas, como é o caso do Modelo de Empacotamento de Funk e Dinger. O presente artigo tem como finalidade analisar as propriedades no estado fresco (índice de consistência) e endurecido (absorção de água, massa específica e resistência à compressão axial) das argamassas produzidas a partir do modelo de empacotamento de partículas de Funk e Dinger. Neste modelo, as partículas de cimento foram consideradas como parte do “arranjo seco” (agregados), transformando em “matriz” (ou agente de separação) somente o volume de água, facilitando desta forma a definição do consumo de cimento. Os resultados demonstraram que é possível alcançar, pela alteração da quantidade volumétrica dos componentes, uma redução do consumo de cimento de aproximadamente 32% e ao mesmo tempo alcançar um aumento da resistência à compressão axial de aproximadamente 59%, juntamente com a redução da absorção e o aumento da massa especifica dos corpos de prova. Contudo, foi verificado um decréscimo significativo na trabalhabilidade das argamassas produzidas.

ABSTRACT The “dry arrangement” of a cementitious compound can be defined as the mass or volumetric relationship between the dry materials that constitute it. By fixing the kind of material that makes up this arrangement and the cement compound production process, it is possible to more clearly analyze the dosage process of any cement compound. To analyze the behavior of these compounds in regard to the changes in volumetric quantities of their components, it is known the basic particle packing models, such as Funk and Dinger Particle Packing Model. The present article aims to analyze the properties in fresh (consistency index) and hardened state (water absorption, specific mass and axial compressive strength) of mortars produced with the Funk and Dinger Particle Packing Model. In this model, the cement particles were considered as part of the “dry arrangement” (aggregates), assuming only the water volume as the “matrix” (or separation agent), thus simplifying the definition of cement consumption. Results demonstrated that it is possible to achieve, by changing the volumetric quantity of the components, a reduction in cement consumption of approximately 32% and at the same time achieve an increase in axial compressive strength of approximately 59%, a reduction in absorption and an increase in the specific mass of the specimens. However, a significant decrease in the workability of the produced mortars was verified.

Resumo Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a qualidade de painéis aglomerados produzidos com seis espécies de madeiras tropicais da Amazônia: Byrsonima crispa, Eschweilera coriacea, Eschweilera odora, Manilkara amazonica, Pouteria guianensis e Swartzia recurva. Foram produzidos painéis experimentais com densidade nominal de 0,75 g/cm3, utilizando a resina uréia-formaldeído na proporção de 8% de sólidos - base peso seco das partículas. Os painéis foram prensados com pressão específica de 4,0 MPa, temperatura de 160 ºC e tempo de prensagem de oito minutos. Os painéis foram avaliados com base nas seguintes propriedades: razão de compactação, absorção de água e inchamento em espessura 2 horas e 24 horas, módulos de elasticidade e de ruptura, tração perpendicular, resistência ao arrancamento de parafusos na superfície e topo. A baixa razão de compactação dos painéis produzidos comas espécies tropicais não afetou de forma significativa os resultados de suas propriedades físicas e mecânicas. Avaliações comparativas dos resultados obtidos com os requisitos da norma EN 312 (2003) e espécie referencial - Pinus taeda, demonstraram que as espécies Byrsonima crispa, Eschweilera coriacea, Eschweilera odora e Pouteria guianensis apresentam grande potencial para produção de painéis aglomerados.

Abstract This research aimed to evaluate the quality of particleboard produced with six Amazonian tropical woods: Byrsonima crispa, Eschweilera coriacea, Eschweilera odora, Manilkara amazonica, Pouteria guianensis and Swartzia recurva. Experimental panels were produced with nominal density of 0,75 g/cm³, using the urea-formaldehyde resin in a proportion of 8% solids based on dry weight of the particles. The panels were pressed with a specific pressure of 4,0 MPa, temperature of 160 °C and pressing time of eight minutes. The panels were evaluated based on the following properties: compression ratio, water absorption and thickness swelling for 2 hours and 24 hours, modulus of elasticity and modulus of rupture, tension perpendicular, screws pullout resistance on the surface and top. Low compression ratio of panels produced with tropical wood species did not affect significantly the results of their physical and mechanical properties. Comparative evaluation of the results obtained with the requirements of EN 312 (2003) and reference species - Pinus taeda, showed that Byrsonima crispa, Eschweilera coriacea, Eschweilera odora and Pouteria guianensis have great potential for the production of particleboard.

ABSTRACT There has been ever growing interest in the construction industry in using lighter, eco-friendly and sustainable materials, while maintainingthe desirable mechanical properties. The objective of the present work was to evaluate the effects of pre-treatments on chemical compatibility between Curauá fiber (Ananas erectifolius) and Portland cement. In the inhibition test, cement hydration temperature evolution wasmeasured in the absence and presence of untreated and treated Curauá fibers (cold water, hot water and NaOH). The chemical characterization of untreated Curauá fibers was done by determining the content of extractives, lignin, holocellulose and ashes. Thee Segal's method was used for determinate the crystallinity index on untreated and treated fibers. The inhibition test graded the untreated fiber as high inhibition, showing the need to provide it a treatment. Treatments done on Curauá fibers removed some amorphous components of the fibers affected positively the compatibility between cement and fiber, and reducing the inhibition.